ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ทำไมเสียงนภากัมปนาท จึงมักเกิดขึ้นภายหลังแสงแปลบปลาบ

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เหตุใดนภาจึงกัมปนาท

หลายครั้งที่ได้ยินคำถาม ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เสียงเปรี้ยงปร้างดังสนั่น มีคำอธิบายอย่างไร

“ ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ครับ ” หลานชายวัยกำลังหัดเจรจาของฉันไถ่ถามขึ้นมาระหว่างคืนฝนพรำและแสงแปลบปลาบวิ่งพล่านไปทั่วฟ้า ฉันนึกหาคำอธิบายอย่างง่ายที่สุดเพื่อให้เหมาะสมกับวัยของผู้ฟัง แต่ก็เป็นเรื่องยากเกินกว่าที่ตั้งใจไว้

ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า (Thunder) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆกับก้อนเมฆ หรือเกิดขึ้นระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน การเคลื่อนที่ขึ้นลงของกระแสอากาศ (updraft/downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในแต่ละบริเวณของก้อนเมฆและพื้นดินด้านล่าง เมื่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตำแหน่งทั้งสองที่มีค่าระดับหนึ่ง จะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยมีประจุบวกอยู่ทางด้านบนของก้อนเมฆ ประจุลบอยู่ทางตอนล่างของก้อนเมฆ พื้นดินบางแห่งมีประจุบวก พื้นดินบางแห่งมีประจุลบ ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า

ทำความรู้จักกับ “เมฆ” แต่ละประเภท

การเกิดประจุไฟฟ้าในอากาศ

เมื่อท้องฟ้าเต็มไปด้วยก้อนเมฆอันเกิดจากการควบแน่นของละอองน้ำในอากาศ และกระแสลมพัดให้เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้า โมเลกุลน้ำและโมเลกุลอากาศเกิดการเสียดสีกันขณะที่เมฆเคลื่อนตัวไปในอากาศ จึงเกิดประจุไฟฟ้าขึ้นในก้อนเมฆและทวีปริมาณมากขึ้น จนกระทั่งเกิดความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆ ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุระหว่างหรือภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆและพื้นดิน หลักการเกิดฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และฟ้าร้อง อธิบายได้ดังนี้

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร, ปรากฏารณ์ทางธรรมชาติ
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าขณะที่เกิดฟ้าผ่า ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
ภาพประกอบ: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่ด้านบนของก้อนเมฆ ทำให้เกิดแสงสว่างในก้อนเมฆ หรือประจุไฟฟ้าลบบริเวณฐานเมฆก้อนหนึ่งถูกเหนี่ยวนำไปหาประจุบวกในเมฆอีกก้อนหนึ่ง จะมองเห็นสายฟ้าวิ่งข้ามระหว่างก้อนเมฆเรียกว่า “ฟ้าแลบ”

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่บนพื้นดิน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากก้อนเมฆพุ่งลงสู่พื้นดินเรียกว่า “ฟ้าผ่า” ในทางกลับกัน ประจุลบที่อยู่บนพื้นดินถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกในก้อนเมฆ มองเห็นเป็นฟ้าแลบจากพื้นดินขึ้นสู่ท้องฟ้า

เมื่อเกิดฟ้าแลบหรือฟ้าผ่า การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในอากาศทำให้อากาศในบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงมากจนขยายตัวอย่างฉับพลัน ส่งผลให้เกิดช็อกเวฟ (Shock wave) ส่งเสียงดังออกมาเรียกว่า “ฟ้าร้อง”

ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน แต่เรามองเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงมีความเร็วมากกว่าเสียง แสงมีอัตราเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วนเสียงมีอัตราเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่านั้น ถ้าเราต้องการทราบว่า ฟ้าแลบหรือฟ้าผ่าเกิดขึ้นห่างห่างจากเราเท่าใด เราสามารถจับเวลาตั้งแต่เมื่อเราเห็นฟ้าแลบจนถึงได้ยินเสียงฟ้าร้องว่าเป็นระยะเวลากี่วินาที แล้วเอาจำนวนวินาทีคูณด้วย 1/3 ก็จะได้เป็นระยะทางกิโลเมตร เช่น ถ้าเราจับเวลาระหว่างฟ้าแลบกับฟ้าร้องได้ 3 วินาที เราจะทราบได้ว่า ฟ้าแลบอยู่ห่างจากเราประมาณ 1/3 x 3 เท่ากับ 1 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์)

ฟ้าผ่า, ฟ้าแลบ, ฟ้าร้อง, ฝนฟ้าคะนอง
ตึกสูงต่างๆ มักติดตั้งสายล่อฟ้าไว้เพื่อป้องกันความรุนแรงจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ที่ทำอันตรายได้ถึงชีวิต มักเกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน ทั้งนี้ เนื่องจากกระไฟฟ้าต้องการทางลัดระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน มีความเชื่อที่ส่งต่อกันมาว่า เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองควรหลีกเลี่ยงการอยู่บนที่แจ้งและการมีสื่อนำไฟฟ้า เช่น สร้อยคอ แท่งโลหะ โทรศัพท์มือถือ แต่ในความเป็นจริงแล้ว โลหะที่สวมใส่อยู่บนร่างกายไม่ได้เป็นสาเหตุของการเกิดฟ้าผ่า พราะว่าการถูกฟ้าผ่า คือ การที่ร่างกายของเราได้ “แสดง” ประจุไฟฟ้าอย่างชัดเจนในพื้นที่นั้นๆ เช่น การไปยืนกลางทุ่งนา หรือยืนกลางลานโล่งแจ้ง

สำหรับการปลูกสร้างอาคารสูงควรติดตั้งสายล่อฟ้าไว้บนยอดอาคารและเดินสายกราวน์ไปยังพื้นดิน เพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจากอากาศให้รีบผ่านลงสู่พื้นดิน โดยไม่สร้างความเสียหายให้แก่ตัวอาคาร

ในราตรีอันยาวนานของคืนฝนพรำ เด็กชายตัวน้อยหลับไปพร้อมกับเสียงน้ำฝนและแสงแวบวาบ ฉันไม่ได้เล่าถึงปรากฏการณ์ฟ้าผ่าอย่างที่อธิบายมาในข้างต้น แต่เปลี่ยนวิธีการเล่าให้เนื้อเรื่องการเกิดฟ้าผ่าให้เป็นนิทานก่อนนอน ซึ่งฉันหวังใจว่าหลานชายตัวน้อย คงเข้าใจในสิ่งที่เขาตั้งคำถาม


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ไอดินและกลิ่นฝนไอดินและกลิ่นฝน

เรื่องแนะนำ

กลายร่างเป็นหิน

เรื่อง ไมเคิล เกรชโค ภาพถ่าย โรเบิร์ต คลาร์ก วันที่ 21 มีนาคม ปี 2011 ชอว์น ฟังก์ พนักงานควบคุมเครื่องจักรขนาดใหญ่ กำลังขุดดิน โดยไม่ได้เฉลียวใจเลยว่า อีกไม่ช้าเขาจะได้พบกับมังกร วันจันทร์นั้นเริ่มต้นเหมือนวันอื่นๆที่เหมืองมิลเลนเนียม เหมืองเปิดขนาดยักษ์ ห่างจากเมืองฟอร์ตแมกเมอร์เรย์ รัฐแอลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา ไปทางเหนือราว 27 กิโลเมตร ดำเนินงานโดยบริษัทพลังงานชื่อซันคอร์ ในช่วง 12 ปีของ การทำงาน ฟังก์เคยพบไม้กลายเป็นฟอสซิล และบางครั้งก็ตอไม้กลายเป็นหิน แต่ไม่เคยพบซากสัตว์เลย ส่วนซากไดโนเสาร์นั้นยิ่งไม่ต้องพูดถึง แต่ราวบ่ายโมงครึ่ง มือขุดของรถขุดดินตักอะไรได้บางอย่างที่แข็งกว่าหินในบริเวณนั้นมาก ก้อนสีแปลกๆหลุดออกจากดินที่ขุด กลิ้งหลุนๆลงไปยังคันดินเบื้องล่าง ภายในไม่กี่นาที ฟังก์กับหัวหน้าของเขาชื่อ ไมก์ แกรตตัน เริ่มสงสัยว่าก้อนหิน  สีน้ำตาลเข้มเหล่านั้นเป็นเศษไม้ที่กลายเป็นฟอสซิลหรือเป็นซี่โครงกันแน่ “ทันใดนั้นไมก์พูดประมาณว่า ‘เราต้องเอานี่ไปตรวจดูซะหน่อยแล้ว’ ” ฟังก์เล่าไว้ในการสัมภาษณ์ครั้งหนึ่งเมื่อปี 2011 “เป็นอะไรที่เราไม่เคยเห็นมาก่อนอย่างแน่นอนครับ” เกือบหกปีต่อมา ผมไปเยือนห้องปฏิบัติการเตรียมฟอสซิลที่พิพิธภัณฑ์รอยัลไทร์เรลล์ ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณภูมิประเทศแบดแลนด์ที่ลมพัดจัดของรัฐแอลเบอร์ตา ผมสนใจกองหินหนัก 1.1 […]

เฮอร์ริเคนมีผลต่อการคัดเลือกทางธรรมชาติในกิ้งก่า

เฮอร์ริเคนมีผลต่อการคัดเลือกทางธรรมชาติในกิ้งก่า เหตุใดเจ้ากิ้งก่าเหล่านี้จึงถูกนำมาเกาะอยู่บนเสา แล้วถูกเป่าด้วยลมแรงจากเครื่องเป่าใบไม้? นี่อาจดูเหมือนการรังแกสัตว์ แต่แท้จริงแล้วทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองอะไรบางอย่าง… ก่อนที่เฮอร์ริเคนเออร์มา กับเฮอร์ริเคนมารีอาจะเข้าพัดถล่มหมู่เกาะแคริบเบียนในปี 2017 นักวิทยาศาสตร์เดินทางไปที่หมู่เกาะ Turks และหมู่เกาะ Caicos เพื่อศึกษาเกี่ยวกับกิ้งก่าโดยเฉพาะ พวกเขารวบรวมกิ้งก่าอาโนล์จำนวนหนึ่ง และจับพวกมันเข้าร่วมการทดลอง โดยใช้เครื่องเป่าใบไม้จำลองสถานการณ์ว่ากำลังเกิดเฮอร์ริเคนขึ้น เพื่อสังเกตปฏิกิริยาของกิ้งก่า จากการทดลองทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่า กิ้งก่าที่มีอุ้งตีน และขาหน้าที่ยาวกว่า มีโอกาสที่จะรอดชีวิตจากเฮอร์ริเคนได้มากกว่า เนื่องจากพวกมันมีความสามารถในการเกาะเกี่ยวเสาได้ดีกว่ากิ้งก่าทั่วไป สิ่งที่เกิดขึ้นนี้บ่งชี้ว่าภัยพิบัติทางธรรมชาติกลายมาเป็นปัจจัยสำคัญที่กดดันให้เกิด “การคัดเลือกทางธรรมชาติ” ของกิ้งก่าเหล่านี้เข้า (กิ้งก่าที่มีอุ้งตีนเล็ก ขาหน้าสั้นไม่สามารถรอดชีวิตจากพายุได้จึงล้มตายไปในที่สุด) ทั้งนี้ในการศึกษาครั้งต่อๆ ไป ทีมนักวิทยาศาสตร์ตั้งใจหาคำตอบเพิ่มเติมว่าภัยพิบัติอื่นๆ เช่น น้ำท่วม ดินถล่ม จะมีผลต่อวิวัฒนาการของสัตว์อย่างไรบ้าง   อ่านเพิ่มเติม ฟอสซิลรอยเท้าเก่าแก่ที่สุดของการวิ่งสองขาในกิ้งก่า

ดูเหมือนว่าเกราะของไดโนเสาร์ไม่ได้มีไว้แค่ต่อสู้

ดูเหมือนว่าเกราะของไดโนเสาร์ไม่ได้มีไว้แค่ต่อสู้ ไดโนเสาร์ บางชนิดมีเกราะไว้สำหรับช่วยให้มันได้เปรียบยามต่อสู้ แต่สำหรับไดโนเสาร์สายพันธุ์หนึ่งที่เคยมีชีวิตอยู่ในยุคครีเตเชียส ร่างกายที่ปกคลุมไปด้วยแผ่นเกราะของมันดูเหมือนว่าจะมีส่วนช่วยในการจับคู่ผสมพันธุ์ด้วย ผลการศึกษาฟอสซิลของ Borealopelta markmitchelli ไดโนเสาร์หุ้มเกราะ พบว่าแผ่นกระดูกที่อยู่ล้อมรอบคอและไหล่ของมันนั้นมีขนาดใหญ่โตเกินไปสำหรับการต่อสู้ นั่นจึงเป็นไปได้ว่าแผ่นกระดูกเหล่านี้น่าจะมีไว้สำหรับการดึงดูดความสนใจของเพศตรงข้ามหรือใช้ข่มขวัญคู่แข่งของมัน ย้อนกลับไปเมื่อ 110 ล้านปีก่อน เจ้าไดโนเสาร์กินพืชตัวนี้ตาย ร่างของมันจมลงไปยังก้นมหาสมุทรโบราณ ในปี 2011 คนงานเหมืองในแคนาดาค้นพบร่างของมันเข้าโดยบังเอิญ  นับเป็นความโชคดีที่ร่างของมันจมลงในตะกอน ส่งผลให้แร่ธาตุเข้าไปแทนที่เนื้อเยื่อก่อนที่มันจะเน่าเปื่อย ร่างที่กลายเป็นหินทั้งร่างช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาได้ว่าไดโนเสาร์ตัวนี้เคยมีชีวิตอยู่อย่างไร ในความเป็นจริงการคาดเดาว่าเกราะของสัตว์นั้นถูกใช้เพื่อการต่อสู้และการจับคู่ก็ไม่ได้เป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจนัก ช้างเองก็ใช้งวงของมันในการต่อสู้ ป้องกันตัว และงวงเดียวกันนี้ก็ใช้เป็นเกณฑ์ในการวัดด้วยเช่นกันหากตัวเมียต้องการที่จะเลือกผสมพันธุ์ “ส่วนใหญ่ของโครงสร้างที่ซับซ้อนเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นหางของนก การเปลี่ยนสีของกิ้งก่า หรือเขาในสัตว์สี่เท้า แรงขับที่ทำให้พวกมันวิวัฒนาการสิ่งเหล่านี้ขึ้นมาล้วนมาจากการคัดสรรทางเพศ” Caleb Brown นักวิจัยจากพิพิธภัณฑ์ Royal Tyrrell กล่าว ซึ่งตัวเขาเองกำลังอยู่ระหว่างการศึกษาไดโนเสาร์ Borealopelta ด้วยทุนสนับสนุนจากเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ผลการวิจัยเจ้า Borealopelta ใหม่จาก Brown ถูกเผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ PeerJ ซึ่งเป็นหนึ่งในงานวิจัยไม่กี่ชิ้นที่ศึกษาเกี่ยวกับไดโนเสาร์หุ้มเกราะ และเป็นงานวิจัยแรกที่มุ่งเป้าไปที่การศึกษาฟอสซิลของเนื้อเยื่อ ซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน “มันยากที่จะพิจารณาการใช้งานจากรูปร่างของอวัยวะ แม้แต่ในสัตว์ที่ยังมีชีวิตอยู่ก็ตาม” Victoria Arbour นักชีววิทยาผู้เชี่ยวชาญด้านไดโนเสาร์หุ้มเกราะโดยเฉพาะ […]

ความลับเบื้องหลังความงาม ทำไมใครๆ ก็ชอบคนสวย?

การมองคนสวยคนหล่อสร้างความพึงพอใจ สิ่งนี้เกี่ยวพันกับระบบการให้รางวัลแก่สมองไม่ต่างไปจากการกินขนมหวาน ด้านผู้เชี่ยวชาญวิวัฒนาการมองว่า ความหน้าตาดีถูกเชื่อมโยงเข้ากับการมีพันธุกรรมที่ดีด้วย ใครๆ จึงพากันชมชอบ